Tín hiệu từ những gợn sóng trên tầng khí quyển

NASA vừa phát triển một hệ thống AI đột phá mang tên Guardian cho phép dự đoán hướng đi của các cơn sóng thần theo thời gian thực dựa trên các tín hiệu từ ngoài không gian.

Trận động đất mạnh nhất trong gần 15 năm, 8,8 độ richter, xảy ra ngoài khơi Bán đảo Kamchatka, Nga vào tháng 7 năm 2025, đã gây ra một cơn sóng thần di chuyển với tốc độ hơn 644 km/h.

Khi cơn sóng thần lan ra khắp đại dương, nó đã tạo ra những gợn sóng trong bầu khí quyển Trái Đất. Chuyển động lên xuống của đại dương trên một khu vực rộng lớn đã làm nhiễu loạn bầu khí quyển phía trên và làm nhiễu loạn tín hiệu định vị vệ tinh toàn cầu.

Nhưng sự nhiễu loạn này cũng cho phép các nhà khoa học phát hiện ra sóng thần gần như theo thời gian thực. Và đây chính là thời điểm công nghệ của NASA tỏa sáng.

Ý tưởng sử dụng tín hiệu vô tuyến từ vệ tinh để phát hiện sóng thần đã xuất hiện từ những năm 1970, nhưng chỉ thực sự trở thành hiện thực với sự ra đời của hệ thống Guardian.

Năm 2022, các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực (JPL) của NASA đã công bố các chi tiết chính của hệ thống này.

Hệ thống AI "lắng nghe" tầng điện ly

Về mặt công nghệ, Guardian hoạt động dựa trên một chuỗi hiệu ứng vật lý tinh vi. Khi sóng thần hình thành, dù chỉ gợn sóng cao 10-50 cm trên biển khơi, nó cũng di chuyển một lượng nước khổng lồ.

Chuyển động này đẩy không khí phía trên nó, tạo ra các gợn sóng lan truyền lên lớp hạt tích điện của khí quyển, hay còn gọi là tầng điện ly (cách bề mặt 48-80 km).

Những gợn sóng này làm thay đổi mật độ electron trong tầng điện ly. Các vệ tinh dẫn đường sử dụng tần số kép để liên lạc với các trạm mặt đất. Sự gia tăng bất thường của các electron trong tầng điện ly sẽ gây ra một độ trễ đặc biệt trong thời gian hai tín hiệu này truyền đi.

Trong nhiều năm, các kỹ sư GPS đã phải tìm cách loại bỏ nhiễu này để đảm bảo độ chính xác của định vị. Nhưng chính các nhà khoa học Trái Đất tại NASA đã nhận ra rằng tất cả những "nhiễu" đó thực chất lại là một tín hiệu quý giá.

Sự kiện Kamchatka đến một cách hoàn toàn tình cờ, chỉ một ngày sau khi NASA bổ sung một thành phần trí tuệ nhân tạo (AI) vào hệ thống Guardian, cho phép nó tự động báo hiệu các sự kiện lớn.

Hệ thống Guardian của NASA chứng tỏ ưu thế vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Các phao DART của NOAA tuy hiệu quả nhưng chỉ cung cấp dữ liệu tại một điểm.

Các máy đo địa chấn không thể phát hiện sóng thần do các sự kiện "phi địa chấn" gây ra, chẳng hạn như lở đất quy mô lớn. Tuy nhiên, hệ thống của NASA, bằng cách theo dõi toàn bộ tầng điện ly, có thể phát hiện tất cả các loại nhiễu động này. Thành công của Guardian đã mở ra một kỷ nguyên mới trong việc giám sát thảm họa từ không gian.